仪表放大器与运算放大器的区别
仪表放大器的正确使用方法
仪表放大器的正确使用方法发表于2008/7/12 21:40:05仪表放大器的正确使用方法****************************************************************这篇文章转载自/article-2765-儀表放大器的正確使用方法-Asia.html(12月1日 2005 年)作者：ChaCMRrles Kitchin及Lew Counts，Analog Devices****************************************************************仪表放大器（instrumentation amplifier）被广泛地应用在现实世界中的资料截取。
然而，设计工程师在使用它们时，却经常会出现不当使用的情形。
具体来说，尽管现代仪表放大器具有优异的共模抑制（common-mode rejection，CMR），但设计工程师必须限制总共模电压及信号电压，以避免放大器内部输入缓衝的饱和。
不幸的是，设计工程师经常忽略此一要求。
其他常见的应用问题则是由以下因素所引起的，包括以高阻抗源驱动仪表放大器的基准端；在增益很高的情况下来操作低供应电压的仪表放大器电路；仪表放大器输入端与交流耦合，但却没有提供直流对地的返回路径；以及使用不匹配的 RC 输入耦合元件。
仪表放大器快速入门仪表放大器是具有差分输入和单端输出的闭环增益电路区块。
仪表放大器一般还有一个基准输入端，以便让使用者可以对输出电压进行上或下的位准移位（level-shift）。
使用者还可以一个或多个的内部或外部电阻来设定增益。
图 1 是一个桥式前置放大器（bridge-preamplifier）电路，这是一种典型的仪表放大器应用电路。
当检测到讯号时，该桥式电阻（bridge-resistor）值即改变，使得桥的平衡被破坏，而引起它的差分电压改变。
此一信号输出即是差分电压，它可以直接连接到仪表放大器的输入端。
仪表放大器与运算放大器的区别是什么
仪表放大器与运算放大器的区别是什么？文章来源：EDN博客作者：zhangjinlei2005 访问次数：513--------------------------------------------------------------------------------该文章讲述了仪表放大器与运算放大器的区别是什么？的电路原理和应用仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。
大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。
其输入偏置电流也应很低，典型值为1 nA至50 nA。
与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。
运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。
与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。
对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。
专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。
使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。
电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。
看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。
在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝R3，R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1)这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。
首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。
在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。
因此，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。
实验报告——设计放大电路
课程名称：电路与电子实验Ⅱ指导老师： yyy 成绩：__________________ 实验名称：集成功放及其应用实验类型：模电同组学生姓名：一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验结果或结论一、实验目的1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构、设计和测试方法；3．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容1 ．用通用运算放大器设计一个仪表放大器2 ．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器3 ．仪表放大器应用：实现电子秤量电路功能三、实验原理●基本放大器性能比对●输入电阻Ri：放大电路输入电压与输入电流之比。
（输入电阻越大，信号电压损失越小，输入电压越接近信号源电压）K：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值。
（一般要求：●共模抑制比CMR放大差模信号，抑制共模信号，即共模抑制比越大越好）●电子秤电路●用单个通用运算放大器设计一个差分放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用表一起构成电子秤。
表1本实验选择该电路图做实验差动放大电路放大倍数为200倍，后面增益调节电路放大倍数7.5倍至12.5倍。
测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。
●用单片集成仪表放大器INA128构成放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用表一起构成电子秤。
INA128放大电路放大倍数为1000倍，后面增益调节电路放大倍数1.5倍至2.5倍。
测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。
INA128仪用放大器的电源绝对不能接错！●零点与增益调整电路倍放大后，输出为0.5V，如果想在数字万用表上显示100的数值，可以通过零点与增益调节电路将0.5V直流信号放大两倍，使Vout输出1V的电压信号，万用表选择2V档量程，则在万用表上显示1.000，与被称物体的实际重量相一致，唯一的区别是小数点不对。
运算放大器和仪表放大器有哪些区别
运算放大器和仪表放大器有哪些区别？_______________________________________________________________Microchip Technology Inc.模拟和接口产品部首席产品营销工程师Kevin Tretter仪表放大器这一术语经常被误用，它指的是器件的应用，而非器件的架构。
在过去，任何被认为精准（即，实现某种输入失调校正）的放大器都被视为“仪表放大器”，这是因为它被设计为用于测量系统。
仪表放大器（即INA）与运算放大器（运放）相关，因为二者基于相同的基本构件。
但INA是专用器件，专为特殊功能设计，并非一个基本构件。
就这一点而言，仪表放大器不是运放，因为它们的用途不同。
就用途而言，INA与运放之间最显著的区别或许是前者缺少反馈回路。
运放可配置为执行各种功能，包括反相增益、同相增益、电压跟随器、积分器、低通滤波器和高通滤波器等。
在所有情况下，用户都会提供从运放的输出到输入的反馈回路，此反馈回路决定放大器电路的功能。
这种灵活性使运放得以广泛用于各种应用。
另一方面，INA的反馈位于内部，因此没有到输入引脚的外部反馈。
INA的配置限制为1个或2个外部电阻，也可能限制为一个可编程寄存器，用于设置放大器的增益。
INA专为差分增益和共模抑制功能而设计和使用。
仪表放大器将放大反相输入和同相输入间的差值，同时抑制这两个输入的任何共用信号，从而使INA的输出上不存在任何共模成分。
增益（反相或同相）配置的运放将以设定的闭环增益来放大输入信号，但输出上将一直存在共模信号。
所关注信号与共模信号间的增益差会导致共模成分（以差分信号的百分比表示）减少，但运放的输出上仍存在共模成分，这将限制输出的动态范围。
如上所述，INA用于在存在大量共模成分时提取小信号，但共模成分的形式可能多种多样。
当使用采用惠斯通电桥配置（我们将稍后探讨）的传感器时，存在由两个输入共用的较大直流电压。
如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析
如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析什么是仪表放大器这是一个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。
随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。
仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。
仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。
仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。
与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。
仪表放大器的 2 个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。
仪表放大器构成原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。
它主要由两级差分放大器电路构成。
其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比（即共模抑制比CMRR）得到提高。
这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR 要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。
在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=（1+2R1/Rg）Rf/R3。
由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。
仪表放大器特点●高共模抑制比共模抑制比（CMRR）则是差模增益（A d）与共模增益（Ac）之比，即：CMRR = 20lg。
一文知道运算放大器和仪表放大器有哪些区别
一文知道运算放大器和仪表放大器有哪些区别仪表放大器这一术语经常被误用，它指的是器件的应用，而非器件的架构。
在过去，任何被认为精准（即，实现某种输入失调校正）的放大器都被视为“仪表放大器”，这是因为它被设计为用于测量系统。
仪表放大器（即INA）与运算放大器（运放）相关，因为二者基于相同的基本构件。
但INA 是专用器件，专为特殊功能设计，并非一个基本构件。
就这一点而言，仪表放大器不是运放，因为它们的用途不同。
就用途而言，INA与运放之间最显著的区别或许是前者缺少反馈回路。
运放可配置为执行各种功能，包括反相增益、同相增益、电压跟随器、积分器、低通滤波器和高通滤波器等。
在所有情况下，用户都会提供从运放的输出到输入的反馈回路，此反馈回路决定放大器电路的功能。
这种灵活性使运放得以广泛用于各种应用。
另一方面，INA的反馈位于内部，因此没有到输入引脚的外部反馈。
INA的配置限制为1个或2个外部电阻，也可能限制为一个可编程寄存器，用于设置放大器的增益。
INA 专为差分增益和共模抑制功能而设计和使用。
仪表放大器将放大反相输入和同相输入间的差值，同时抑制这两个输入的任何共用信号，从而使INA的输出上不存在任何共模成分。
增益（反相或同相）配置的运放将以设定的闭环增益来放大输入信号，但输出上将一直存在共模信号。
所关注信号与共模信号间的增益差会导致共模成分（以差分信号的百分比表示）减少，但运放的输出上仍存在共模成分，这将限制输出的动态范围。
如上所述，INA用于在存在大量共模成分时提取小信号，但共模成分的形式可能多种多样。
当使用采用惠斯通电桥配置（我们将稍后探讨）的传感器时，存在由两个输入共用的较大直流电压。
但是，干扰信号可具有多种形式；一个常见来源是来自电源线的50 Hz或60 Hz 干扰，更不用说谐波了。
这种时变误差源通常还会随频率发生明显波动，从而使得在仪表放大器的输出端进行补偿变得极其困难。
由于存在这些变化，因此不仅要在直流下，还要在各种频率下实现共模抑制。
仪表放大器优势_仪表放大器典型应用及实例
仪表放大器优势_仪表放大器典型应用及实例随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。
仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。
仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。
本文首先介绍了仪表放大器的原理及特点，其次介绍了仪表放大器的优势，最后介绍了仪表放大器典型应用及实例。
仪表放大器的原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。
它主要由两级差分放大器电路构成。
其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减;差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得共模抑制比得到提高。
这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在共模抑制比要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。
在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：Au=（1+2R1/Rg）（Rf/R3）。
由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现，仪表放大器典型结构见图1。
仪表放大器的特点仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比、低噪声、低线性误差、低失调电压和失调电压漂移、低输入偏置电流和失调电流误差等特点。
仪表放大器的优势1、高共模抑制比仪表放大器具有能够消除任何共模信号（两输入端电位相同）而放大差模信号（两输入端电位不同）的特性。
为了使仪表放大器能正常工作，要求它既能放大微伏级差模信号，同时又能抑制几伏的共模信号，实现这种功能的仪表放大器必须具有很高的共模抑制能力。
共模抑制比的典型值为70- 100dB.通常，在高增益时，CMRR 的性能会得到改善，即。
三运放组成的仪表放大器原理分析
三运放组成的仪表放大器原理分析仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。
大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。
其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至50 nA。
与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。
运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。
与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。
对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。
专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。
使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。
电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。
看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。
在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝R3，R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1)这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。
首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。
在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。
因此，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。
仪用放大器的介绍
仪用放大器的介绍一、仪用放大器的类型根据使用范围和特性，仪用放大器可以分为模拟放大器和数字放大器两种类型。
1.模拟放大器：模拟放大器是将模拟信号放大到所需幅度的一种放大器。
它能够对输入信号进行线性放大，保持输出信号与输入信号的相对变化关系。
模拟放大器通常由运算放大器（OP-AMP）和相关电路组成，具有高增益、宽频带、低失真等特点。
2.数字放大器：数字放大器（Digitally amplifier）是一种利用数字信号处理技术对数字信号进行放大的一种装置。
数字放大器将输入信号进行A/D转换，进而利用数值运算方法对数字信号进行放大，最后再通过D/A转换输出放大后的信号。
数字放大器主要应用于数字音频、视频等领域，具有高效、高精度、低功耗等优势。
二、仪用放大器的工作原理1.输入信号放大：输入信号经过电阻网络或电容池等装置进行初步处理，然后进入放大器。
放大器将输入信号放大到所需幅度，并通过负反馈电路控制放大倍数和增益。
放大器通常由运算放大器、电阻、电容、电感等元件构成。
2.桥式恢复：3.输出阶段：放大后的信号进入输出阶段，经过进一步的处理后输出到负载。
输出阶段通常采用功率放大器等电路，以确保输出信号能够驱动负载。
三、仪用放大器的特点和应用1.高增益：仪用放大器能够将输入信号放大到所需幅度，具有较高的增益系数。
2.宽频带：仪用放大器能够工作在较宽的频率范围内，实现对不同频率信号的放大。
3.低噪声：仪用放大器通常具有较低的噪声水平，能够保持信号的高准确性。
4.低失真：仪用放大器具有较低的失真水平，能够保持信号的高质量。
1.仪器仪表：仪用放大器能够放大各种类型的传感器输出信号，如温度、压力、流量等信号，以便进行准确测量和检测。
2.音频设备：仪用放大器常用于音响设备中，能够将音频信号放大到所需音量，以提供清晰、高质量的音乐和语音播放。
3.控制系统：仪用放大器可用于工业自动化和控制系统中，对传感器信号进行放大和处理，以便实现精确的控制和反馈。
如何放大微弱信号
如何放大微弱信号信号的采集，在我们做课程设计时，一定都会涉及，比如电子秤，温度计等仪表类项目。
通常，我们用传感器测得的差模信号都十分微弱，并且又带有较大的共模干扰分量，这个时候对仪表类的放大电路的要求就比较高了。
仪表放大器和运算放大器有什么区别？其实仪表放大器和运算放大器并没有本质上的区别。
只是仪表放大器专门为差分增益和共模抑制的功能而设计和使用，其多数用于测量系统。
仪表放大器放大差模信号即两个输入端的差值，同时抑制这两个输入端的共模噪声分量。
仪表放大器电压增益可以由外部引脚配置。
选择什么样的放大电路呢？推荐三运放仪表放大电路。
它具有抑制共模信号、放大差模信号的特点，且放大倍数越高抑制共模能力越强，因此十分适合对微弱信号进行预处理。
以ADI公司的OP113组成的三运放电路为例，我们来具体看看三运放是如何微弱小信号放大的：OP113单电源运算放大器具有低噪声和低漂移特性，针对具有内部校准能力的系统而设计。
通常，这些基于处理器的系统能够校正失调电压和增益，但无法校正温度漂移和噪声。
OP113系列针对这些参数进行了优化，既可以利用出色的模拟性能，同时又具备数字校正功能。
OP113常见在电池供电仪器仪表、温度传感器放大器、数字秤等应用领域。
下图就是我们经常使用到的三运放仪表放大器电路：三运放仪表放大电路万变不离其宗，利用上周学到的“虚短”和“虚断”（点这里回看>>）来分析输入和输出的关系。
从输入端开始分析，根据“虚短”特性：根据“虚断”特性：假设因此，有：这个时候我们已知流经R1、R2、R3的电流i，又知道B、C节点的电位，接下来我们将电路简化如下（图中加红字体就是我们上一步推导出来的条件）：很显然，使用欧姆定律就可以求出节点A、D的电位u A、u D：再来看节点A、D的电位是u A、u D，推导到这一步，就剩下单个运放的电路了，我们再利用“虚断”“虚断”特性继续简化这个电路：根据欧姆定律，求出：加上虚短又有：最后，联立可得：从上式可以看出，通过调整电阻R2的值即可调整差模电压增益。
三运放仪表放大器工作原理
三运放仪表放大器工作原理
仪表放大器是一种专业的放大器，用于精确放大小信号。
其中，三运放仪表放大器是一种基于三个运算放大器构成的电路，具有高精度、低失调和低噪声等特点，被广泛应用于各种仪器设备中。
三运放仪表放大器通常由三个运算放大器、电阻、电容和其他的被动元件组成。
这三个运放器分别用于放大输入信号、消除偏置电流，并产生输出信号。
其中，第一个运放器被称为电压跟随器，它将输入的信号精确复制到输出端，同时消除偏置电流和电压。
第二个运放器被称为差分放大器，它将两个输入信号进行差分，并将不同的信号转换为电压信号。
第三个运放器被称为输出放大器，它放大差分放大器的输出信号，并提供一些其他的功能。
整个三运放仪表放大器的电路设计强调了精确性和稳定性。
这样设计可以降低噪声、消除偏置电流和提高输入电阻。
值得注意的是，三运放仪表放大器与普通的运算放大器的区别在于放大器的补偿和校准。
运算放大器的补偿和校准通常是由外部电阻和电容实现的，而三运放电器表放大器的补偿和校准则是通过内部对称和调整元件实现的。
需要指出的是，三运放仪表放大器的特点还有很多。
例如，它通常具有高输入电阻和低温漂，能够适用于多种不同的应用场景。
此外，三
运放仪表放大器还具有广泛的应用前景。
它被广泛应用于工业测量、医疗设备、通讯系统等领域，并且还被作为研究和开发新技术的重要工具。
总体来说，三运放仪表放大器是一种高精度、低噪声的放大器。
它的工作原理是基于三个运算放大器进行放大，并充分考虑了精度和稳定性。
由于其优良的性能和广泛的应用领域，三运放仪表放大器在现代工业和科研中有广泛的使用前景。
仪表放大器与运算放大器的区别
仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。
大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。
其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至50 nA。
与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。
运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。
与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。
对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。
专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。
使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。
电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。
看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。
在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝R3，R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1)这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。
首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。
在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。
因此，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。
第二章 思考题与习题
第二章思考题与习题2.1 简述过程通道的作用、类型和组成。
答：生产过程通道是指在计算机的接口与被控对象（生产过程）之间进行信息传递和信息交换的连接通道，（不包括传感器、变送器和执行机构）。
“外围”则包括生产过程输入输出通道和接口两部分。
过程通道起到了CPU和被控对象之间的信息传送和变换的桥梁作用。
具有两个方面的基本任务：（1）把生产过程中的各种参量和执行机构的运行状态通过检测器件转换为计算机所能接收和识别的信息送入计算机，以便计算机按确定算法进行运算处理。
（2）把计算机根据算术逻辑运算的结果发出的各种控制指令，以数字量或转换成模拟量的形式输出给执行机构（执行机构所能接受的控制信号），从而对被控对象进行自动控制。
过程通道包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道4种。
其组成如图示：2.2 在计算机控制系统中，模拟量和数字量输入信息各有哪几种形式？答：模拟量输入输入信号主要有传感器输出的信号和变送器输出的信号两类，包括温度、压力、物位、转速、成分等；数字量输入信号包括各种接点的通断状态的开关信号，如开关的闭合与断开、继电器或接触器的吸合与释放、指示灯的亮与灭、电动机的启动与停止、阀门的打开与关闭等，它们都可以用逻辑值“1”和“0”表示。
此外，还包括各类数字传感器、控制器产生的编码数据和脉冲量等（电平高低状态、数字装置的输出数码等）。
2.3 信号调理单元的功能是什么？通常包括哪些电路？答：信号调理电路主要通过非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号。
信号调理电路是传感器和A/D之间以及D/A和执行机构之间的桥梁。
传感器输出信号不同，其相应的信号调理电路也不同，一般包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。
其中：标度变换器是信号调理单元的主要部分，作用是将传感器输出的不同种类和不同电平的被测模拟电信号变换成统一的电流或电压信号。
仪表放大器芯片
仪表放大器芯片仪表放大器芯片是一种专门用于仪表放大器中的集成电路芯片。
它主要用于处理和放大仪表信号，将微弱的输入信号放大到符合仪表测量范围的输出信号。
下面将详细介绍仪表放大器芯片的原理、结构和应用。
仪表放大器芯片的原理主要是基于运算放大器的原理。
运算放大器是一种高增益和差分输入的电子放大器，能够将微弱的差分输入信号放大成大幅度的输出信号。
仪表放大器芯片内部通常由多个运算放大器组成，通过内部连接和组合实现对输入信号的放大和处理。
仪表放大器芯片一般具有以下几个主要的结构和功能模块：1. 输入电路：用于接收仪表信号并进行处理。
输入电路通常包括差分放大器和滤波器。
差分放大器能够对差分输入信号进行放大和处理，滤波器用于滤除输入信号中的噪声和杂散信号。
2. 放大电路：用于对输入信号进行放大。
放大电路通常由多级放大器组成，每一级放大器都能够对输入信号进行放大，并提供给下一级放大器进行进一步放大。
3. 反馈电路：用于稳定和控制放大器的增益和工作状态。
反馈电路通过将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，能够实现对放大器增益的精确控制和调节，从而达到稳定和可靠的放大效果。
4. 输出电路：用于输出放大后的信号。
输出电路通常包括电阻、电容等元件，用于匹配负载和提供输出阻抗。
仪表放大器芯片的应用非常广泛，主要用于各种仪表设备中，如电压表、电流表、电阻表等。
它能够将微弱的仪表信号放大到适合读取和测量的范围，并能够抵抗噪声和干扰，提供准确、稳定的测量结果。
此外，仪表放大器芯片还广泛应用于科学研究、医疗设备、通信系统等领域。
在科学研究方面，仪表放大器芯片能够对微小的信号进行放大和处理，帮助科学家进行实验和数据分析。
在医疗设备方面，仪表放大器芯片能够对生物信号进行放大和处理，如心电图、脑电图等，帮助医生进行诊断和治疗。
在通信系统方面，仪表放大器芯片能够对通信信号进行放大，提高信号质量和传输距离。
总之，仪表放大器芯片是一种非常重要和常用的集成电路芯片，能够将微弱的仪表信号放大到可读取和测量的范围，并在各个应用领域中发挥着重要的作用。
运算放大器常用电路
运算放大器常用电路
运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）常用于电子电路中的各种应用，以下是一些常见的电路：
1. 反馈放大器：最为常见的Op-Amp电路之一，包括在反馈环路中使用的非反向和反向放大器电路。
这些电路可用于放大、求和、减法等操作。
2. 比较器：将输入信号与参考电压进行比较，输出高低电平表示输入信号与参考电压的大小关系。
常用于触发器等数字电路中。
3. 仪表放大器：用于精确测量和放大微弱信号，通常包含精密的增益调节和滤波功能。
4. 信号调理电路：用于对信号进行放大、滤波、积分或微分等处理，例如用于传感器信号处理。
5. 激励电路：用于驱动电荷、电压输出等场合，如用于激励振荡器或输出给驱动器的电路。
这些是Op-Amp的一些典型应用，Op-Amp还可以在许多其他电路中发挥作用，如振荡器、滤波器、模数转换器等。
Op-Amp的灵活性使得它成为电子工程中不可或缺的组成部分。
被完全误解的三运放仪表放大器
被完全误解的三运放仪表放大器时间：2010-06-24 04:22:28 来源：作者：Bonnie C. Baker德州仪器(TI) 图1所示的三运放仪表放大器看似为一种简单的结构，因为它使用已经存在了几十年的基本运算放大器(op amp)来获得差动输入信号。
运算放大器的输入失调电压误差不难理解。
运算放大器开环增益的定义没有改变。
运算放大器共模抑制(CMR)的简单方法自运算放大器时代之初就已经有了。
那么，问题出在哪里呢？图1：三运放仪表放大器，其VCM为共模电压，而VDIFF为相同仪表放大器的差动输入。
单运算放大器和仪表放大器的共享CMR方程式如下：本方程式中，G相当于系统增益，VCM为相对于接地电压同样施加于系统输入端的变化电压，而VOUT为相对于变化VCM值的系统输出电压变化。
在CMR方面，运算放大器的内部活动很简单，其失调电压变化是唯一的问题。
就仪表放大器而言，有两个影响器件CMR的因素。
第一个也是最重要的因素是，涉及第三个放大器（图1，A3）电阻比率的平衡问题。
例如，如果R1等于R3，R2等于R4，则理想状况下的三运放仪表放大器CMR为无穷大。
然而，我们还是要回到现实世界中来，研究R1、R2、R3 和R4与仪表放大器CMR的关系。
具体而言，将R1：R2同R3：R4匹配至关重要。
结合A3，这4个电阻从A1和A2的输出减去并增益信号。
电阻比之间的错配会在A3输出端形成误差。
方程式2在这些电阻关系方面会形成CMR误差：例如，如果R1、R2、R3和R4接近相同值，且R3：R4等于R1/R2的1.001，则该0.1%错配会带来仪表放大器CMR的降低，从理想水平降至66dB级别。
根据方程式1，仪表放大器CMR随系统增益的增加而增加。
这是一个非常好的特性。
方程式1可能会激发仪表放大器设计人员确保有许多可用增益，但是这种方法存在一定的局限性。
A1和A2开环增益误差和噪声。
放大器的开环增益等于20log(ΔVOUT/ΔVOS)。
仪表放大器和运算放大器优缺点对比
仪表放大器和运算放大器优缺点对比
来源：网络整理作者：2017年11月22日 12:59
什么是仪表放大器
这是一个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。
随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。
仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。
仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。
仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。
与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。
仪表放大器的2 个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。
仪表放大器和一般放大器有何不同呢？
仪表放大器和一般放大器有何不同呢？
关于信号采集中的运放应用设计可以说很简单又比较复杂，简单因为大家都知道运放是用来放大的，复杂是因为运放的设计是模拟电路设计的核心，单就应用而言我们需要知道的知识还是有很多，从运放的类型到具体参数如带宽，噪声等等，在一些特殊应用场合如果仅仅知道运放的放大功能，很可能就要在运放应用上挖坑了。
在仪器仪表设计里经常用到的是一种仪表放大器，那幺仪表放大器和一般放大器有何不同呢？
一、差分运放和单端运放
差分运放是相对于单级运放而言的，因为我们知道一个三极管就可以组成一个放大器，单输入单输出。
而差分运放的结构如图：
因此，差分运放因为是对输入信号之差进行放大所以有更好的噪声处理特性。
当然目前的运放设计基本都是这种结构。
二、仪表运放和一般运放。
计算机控制系统习题答案刘士荣
习题参考答案1-1典型的计算机控制系统与常规控制系统之间有哪些区别？常规：由控制计算机系统与生产过程（被控对象、执行机构、测量变送）组成，结构相对复杂，可靠性较低，成本稍高；典型：结构简单、控制灵活、安全；但是需要人工操作，速度受限制，不能控制多个对象，实用性好。
1-3计算机控制系统结构有哪些分类？并指出主要的应用场合。
1.操作指导控制系统2.直接数字控制系统3.计算机监督控制系统4.集散控制系统操作管理功能的集中和控制功能的分散5.现场总线控制系统6.工业过程计算机系统集成制造系统综合管理、指挥调度和经营管理2-3 信号调理单元的功能是什么？通常包括那些电路？放大、电平变换、电隔离、阻抗变换、线性化和滤波，将传感器输出的电信号尽可能不失真地转变为标准的电流或电压信号（通常为4～20mA、0～5V等）。
通常包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。
2-5 仪表放大器与普通运算放大器有何不同？其特点有哪些？对于输出阻抗大，共模电压高的输入信号，需要用到高输入阻抗和高共模抑制比的差动放大器，仪器放大器是专为这种应用场合设计的增益可调的放大器。
如果由普通的运放构成增益可设定的差动放大器，因其输入阻抗低，电阻参数对称性调整复杂，共模抑制比低，故而不适合作为传感器输出信号的差动放大器。
2-7 为何要使用I/V变换电路？为了后续的检测、放大、调理电路如果只是检测变化缓慢的电流大小，可以直接用电流检测电路即可但是如果要检测变化较快、幅值很小、存在干扰的电流信号呢，就要进行I/V变换了。
比如光电检测中的光电二极管输出即是电流信号，有的在uA级，有的在mA级，你必须变换后进行放大、滤波等处理才能由AD采样。
2-9 在模拟量输入通道中，为何通常要使用可编程放大器？答：因为在模拟输入通道中，多路被测信号常常共用一个测量放大器，而各路的输入信号大小往往不同，但都要放大到模数转换器的同一量程范围内获取适合的分辨力，所以常要使用可编程放大器。
最新-仪表放大器及应用 精品
仪表放大器及应用１概述仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。
差分放大器和仪表放大器所采用的基础部件范文先生网收集整理运算放大器基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。
标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和仪表放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比ＣＭＲ。
它们通常不需要外部反馈网络。
用分离元件构建仪表放大器ＩＡ需要花费很多的时间和精力，而采用集成仪表放大器ＩＡ或差分放大器则是一种简便而又可行的替换方案。
为了更好的理解仪表放大器ＩＡ，了解共模抑制比ＣＭＲ的重要性，这里以图１所示的惠斯通电桥变送器来进行说明，图１中，Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝５ｋΩ，激励电压Ｖｅｘ为１０Ｖ。
这样，在空载条件下，对电桥进行计算可得Ｖ１＝ＶｅｘＲ２／Ｒ２＋Ｒ１，Ｖ１＝５ＶＶ２＝ＶｅｘＲ３／Ｒ３＋Ｒ４，Ｖ２＝５Ｖ所以Ｖ＝Ｖ１－Ｖ２＝５Ｖ－５Ｖ＝０Ｖ变送器输出就是电桥两个输出端的电压差ΔＶ。
假定有某个激励加在电桥的４个活动臂上，并使得Ｒ１和Ｒ４的值有所增加，同时Ｒ２和Ｒ３的值有所减少；此时若取Ｒ１＝Ｒ４＝５００１Ω，Ｒ２＝Ｒ３＝４９９９Ω４．９９９Ｖ，实际上，人们所关心的信号是ΔＶ＝Ｖ１－Ｖ２＝２ｍＶ。
因此，通过对共模电压ＣＭＶ进行计算可知即便电桥不平衡，共模电压ＣＭＶ仍然等于Ｖ１＋Ｖ２,／２＝５Ｖ。
理想情况下，此电路的输出是Ｖｏ＝ΔＶ·Ｇａｉｎ。
上述计算表明，在有大的共模信号时，测量一个微弱的电压信号比较困难；而ΔＶ以ｍＶ为单位则可通过测量两个较大的电压信号Ｖ２与Ｖ１来获得，这两个电压均可在伏特级。
２。
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仪表放大器与运算放大器的区别
仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。
大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 Ω。
其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至50 nA。
与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。
运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。
与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。
对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。
使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。
电路如下图所
示：
输出电压表达式如图中所示。
看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。
在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：
如果R1 ＝R3，R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R 2/R1)
这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。
首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。
在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。
因此，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）
另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。
同样，如果源阻抗有100 Ω的不平衡将使CMR下降 6 dB。
为解决上述问题，我们在运放的正负输入端都加上电压跟随器以提高输入阻抗。
如下图所示：
以上前置的两个运放作为电压跟随器使用，我们现在改为同相放大器，电路如下所示：
输出电压表达式如上图所示。
上图所示的电路增加增益（A1 和A2）时，它对差分信号增加相同的增益，也对共模信号增加相同的增益。
也就是说，上述电路相对于原电路共模抑制比并没有增加。
下面，要开始最巧妙的变化了！看电路先：
这种标准的三运放仪表放大器电路是对带缓冲减法器电路巧妙的改进。
像前面的电路一样，上图中A1 和A2 运算放大器缓冲输入电压。
然而，在这种结构中，单个增益电阻器RG连接在两个输入缓冲器的求和点之间，取代了带缓冲减法器电路的R 6和R5。
由于每个放大器求和点的电压等于施加在各自正输入端的电压，因此，整个差分输入电压现在都呈现在RG两端。
因为输入电压经过放大后（在A1 和A2的输出端）的差分电压呈现在R5，RG和R6这三只电阻上，所以差分增益可以通过仅改变RG进行调整。
这种连接有另外一个优点：一旦这个减法器电路的增益用比率匹配的电阻器设定后，在改变增益时不再对电阻匹配有任何要求。
如果R5 ＝R6，R1＝R3和R2 ＝R4，则VOUT = (VI N2－VIN1)(1＋2R5/RG)(R2/R1)由于RG两端的电压等于VIN，所以流过RG的电流等于VIN/RG，因此输入信号将通过A1 和A2 获得增益并得到放大。
然而须注意的是对加到放大器输入端的共模电压在RG两端具有相同的电位，从而不会在RG上产生电流。
由于没有电流流过RG（也就无电流流过R5和R6），放。